人體衰老的原因.doc

探究人體衰老的原因 區(qū)紀彤 盧潔瀅廣州市江南外國語學(xué)校摘要：通過在互聯(lián)網(wǎng)和各種文獻搜集相關(guān)的信息資料，我們探究了人體衰老的原因。分析原因有二：細胞的衰老和凋零。一、人體衰老的概念衰老，又稱老化，通常指生物發(fā)育成熟后，在正常情況下隨著年齡的增加，機能衰退，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性下降，建構(gòu)中心組分退行性變化，趨向死亡的不可逆現(xiàn)象。對多細胞生物而言，細胞的衰老和死亡與機體的衰老和死亡是兩個概念，機體的衰老并不等于所有細胞的衰老，但是細胞的衰老是同機體的衰老緊密相關(guān)的。衰老是一種常見的現(xiàn)象，但嚴格地說，衰老并沒有明確的指標體系。一般是指機體的形態(tài)，結(jié)構(gòu)和生理功能出現(xiàn)退行性變化的現(xiàn)象，也可簡單地理解為是一種有機體的死亡危險隨年齡增加而增大的現(xiàn)象。衰老和死亡是生命的基本現(xiàn)象，是生命有機體新陳代謝的具體表現(xiàn)形式之一。生命要不斷地更新，種族也要不斷地繁衍。而這種過程就是在生與死的矛盾中進行的。至少從細胞水平來看，衰老和死亡是不可避免的。機體的衰老死亡在一定程度上表現(xiàn)在細胞的衰老死亡上。也就是說，人體衰老的主要原因有二：細胞衰老和細胞凋亡。二、人體衰老的原因細胞衰老 人體的衰老是以細胞總體的衰老為基礎(chǔ)的，也就是說，細胞衰老是機體衰老的基礎(chǔ)，也就是老年病的發(fā)病基礎(chǔ)。其本質(zhì)在于細胞是有壽命的。這主要體現(xiàn)在細胞分裂是有限的，如人的二倍體細胞平均只能穿帶4060次。 在1961年Hayfickce和Moorhead便將人的正常二倍體成纖維細胞在體外連續(xù)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)不論怎么完善培養(yǎng)條件，細胞都不能無限分裂下去，最終都會走向衰老、退化和死亡。他們的研究結(jié)果表明，細胞，至少是培養(yǎng)的細胞。不是不死的，而是有一定的壽命；他們的增殖能力并不是無限的，而是有一定的界限，這就是Hayfickce界限。 此外，Hayfickce還發(fā)現(xiàn)，從胎兒肺得到的成纖維細胞可在體外條件下傳代50次，而從成人肺組織得到的成纖維細胞只能傳代20次就走向死亡，可見細胞的增殖能力與供體年齡呈負相關(guān)。 Hayfickce通過對不同生物的胚成纖維細胞的體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)物種壽命和培養(yǎng)細胞的傳代數(shù)之間存在著確切的相互關(guān)系。例如，Galapagos龜平均最高壽命最長，達175歲，其培養(yǎng)細胞的傳代數(shù)亦最多，達90125次，小數(shù)的平均最高年齡為3.5年，其培養(yǎng)細胞的傳代次數(shù)亦少，僅1428次。 Hayfickce還通過比較年老細胞和年輕細胞細胞核和細胞體的融合情況得出結(jié)論決定細胞衰老的是細胞核而不是細胞質(zhì)。至此，Hayfickce界限，即關(guān)于細胞的增殖能力和壽命是有限的觀點，它表明細胞的衰老是不可避免的，衰老的原因在于細胞的本身。而細胞衰老的體征則有表現(xiàn)在以下幾點： 1、細胞內(nèi)水分減少。衰老細胞內(nèi)水分減少，而原生質(zhì)中不溶性蛋白質(zhì)增加，使原生質(zhì)硬度增加，同時，細胞形狀也會發(fā)生相應(yīng)的改變。細胞體積減少，細胞失去正常應(yīng)有的球形。導(dǎo)致細胞硬度增加，代謝速度減慢而趨于老化。 2、細胞膜的變化。衰老細胞的細胞膜表現(xiàn)為流動性減弱，脆性增加。細胞間隙連接的減少，使細胞間代謝協(xié)作減少了。 3、細胞器的衰老變化。主要體現(xiàn)在：線粒體。線粒體減少，體積增大；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)失去典型結(jié)構(gòu)，核糖體蛋白顆粒從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫落，腫脹呈現(xiàn)出空泡狀，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量減少，排列不規(guī)則，彌散在細胞質(zhì)中；細胞核。細胞衰老程度越明顯，細胞核內(nèi)折越明顯，并且染色體固所化，這和染色體蛋白的二硫鍵有關(guān)。4、 色素聚集。衰老細胞中出現(xiàn)色素聚集，只要是脂褐素的堆積。脂褐素是一種有害的代謝產(chǎn)物，在體內(nèi)分布很廣。隨著衰老的增加，脂褐素在各種細胞組織中的含量增加。脂褐素持續(xù)地積累影響細胞的代謝，最終會造成細胞出現(xiàn)萎縮死亡。細胞凋亡 細胞凋亡是機體細胞在正常生理或病理狀態(tài)下，遵循自身的程序發(fā)生的一種自發(fā)的、程序化的死亡過程，其發(fā)生受一系列基因、蛋白的嚴密調(diào)控。細胞發(fā)生凋亡時，就像秋天樹葉或花的凋零一樣，對于這種現(xiàn)象，生物學(xué)借助古希臘語“apoptosis”一詞，形象地描述了細胞凋亡是一種自然的生理過程。細胞凋亡與細胞的生長、分化、增殖一樣，在生物體生長發(fā)育以及維持成體組織穩(wěn)定等方面具有重要的作用。增殖與凋亡是矛盾的統(tǒng)一體，兩者缺一不可。通過凋亡的發(fā)生，可使特定的細胞群體在特定的時間和特定的部位死亡。例如，蝌蚪變?yōu)榍嗤軙r，其變態(tài)過程中尾部伴隨著大量細胞死亡而消失；高等哺乳類動物指間蹼的消失、顎融合、視網(wǎng)膜發(fā)育以及免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育都必須有細胞死亡的參與；紅細胞在120d后自然死亡；衰老、受損、突變等細胞的清除等，從而使生物體在總體上保持其細胞數(shù)量、形態(tài)和功能的平衡。早在1842年，Carl Vogt在研究發(fā)育時就發(fā)現(xiàn)脊索細胞和軟骨細胞死亡的現(xiàn)象，1951年，Glucksman發(fā)現(xiàn)細胞在生物發(fā)育中的特定時空內(nèi)發(fā)生死亡，并首次提出程序性細胞死亡（programmedcelldeath,PCD）的概念。直到1964年，Lockshin和Williams在研究蠶的幼蟲蛻變成蛾時又提出程序性細胞死亡的概念之后，細胞凋亡的研究才有較大進展。1965年Kerr等發(fā)現(xiàn)大鼠肝靜脈結(jié)扎后，在局部缺血條件下，干細胞出現(xiàn)染色質(zhì)破裂、細胞核固縮的現(xiàn)象，最終細胞膜包裹著細胞碎片不斷轉(zhuǎn)化為小的細胞質(zhì)團，他稱這種現(xiàn)象為“皺縮型壞死”。1972年，Kerr將這一種現(xiàn)象重新定名為細胞凋亡，并逐漸被大多數(shù)學(xué)者接受。此后，人們越來越清除地認識到細胞凋亡對細胞生物生長發(fā)育和正常的生命活動的重要作用，并發(fā)現(xiàn)許多疾病的發(fā)生都與細胞凋亡失調(diào)相關(guān)。至今，細胞凋亡的研究已成為當今生命科學(xué)研究中最引人注目的領(lǐng)域之一。 細胞和機體一樣存在著生、老、病、死的自然現(xiàn)象。細胞的死亡有兩種形式：一種是病理性細胞死亡，形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為細胞壞死；另一種是生理性細胞死亡，又稱為程序性細胞死亡，形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為細胞凋亡。 細胞壞死是由外界的物理、化學(xué)或生物因素刺激引起的急性細胞損傷和死亡，是一種被動性死亡。它以細胞迅速膨脹和崩解為特征；細胞凋亡是細胞自發(fā)的，由基因控制的主動死亡過程。細胞凋亡的過程中，細胞發(fā)生皺縮、核染色質(zhì)濃縮、降解，細胞膜內(nèi)折包裹部分細胞器和斷裂的核染色質(zhì)形成凋亡小體，最后被周圍的巨噬細胞吞噬。因此，兩者在形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)等方面有明顯區(qū)別。 細胞凋亡與細胞壞死的區(qū)別區(qū)別點細胞凋亡細胞壞死誘因細胞內(nèi)部生理或病理性急性病理變化或劇烈損傷細胞形態(tài)固縮變小腫脹變大細胞膜不破裂破裂細胞器無明顯變化損傷染色質(zhì)凝聚在核膜下呈新月形模糊疏松蛋白質(zhì)合成有無調(diào)節(jié)過程受基因調(diào)控被動進行組織分布單個細胞成片組織或細胞組織反應(yīng)形成凋亡小體，無炎癥反應(yīng)細胞內(nèi)容物釋放，引起炎癥反應(yīng)對個體影響個體正常存活的需要有損傷、破壞作用 細胞凋亡與細胞分裂、分化一樣是最基本的生命現(xiàn)象，是生物生長發(fā)育過程中不可或缺的一個重要發(fā)面。 首先，細胞凋亡在個體發(fā)育、細胞分化、組織器官形成過程中發(fā)揮重要作用。在胚胎發(fā)育中。特定種類的細胞在完成使命后通過凋亡被淘汰，同時取而代之以新的細胞類型，正是這種組織細胞井然有序的生死交替，使得胚胎得以發(fā)生、發(fā)育和成熟。如在發(fā)育過程中，手和足的成形過程就伴隨著細胞的凋亡。胚胎時期，它們呈鏟狀，以后指或趾之間的細胞凋亡，才逐漸發(fā)育為成形的手和足。幼體器官的縮小和退化如蝌蚪尾的消失等，也都是通過細胞凋亡來實現(xiàn)的。 其次，細胞凋亡作為細胞增殖的對立面，維持增殖與凋亡的動態(tài)平衡，維持細胞群體數(shù)量的自身穩(wěn)定。細胞凋亡對于多細胞個體的生長發(fā)育至關(guān)重要。無論在發(fā)育期還是在成人體內(nèi)，既有大量的新細胞產(chǎn)生，也有大量的就細胞壞死，這是生物體的一種自然現(xiàn)象。由于細胞生成與死亡是有序的流程，因而使胚胎期和成人期的人體組織得以維持適宜的細胞數(shù)量。這種精密地控制細胞的消亡過程就稱為程序性細胞死亡。例如，脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)在發(fā)育過程中，約有50的細胞凋亡，通過細胞凋亡來調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞的數(shù)量，使之與需要神經(jīng)支配的靶細胞的數(shù)量相適應(yīng)。胚胎發(fā)育過程中產(chǎn)生了過量的神經(jīng)細胞，它們競爭靶細胞所分泌的生存因子。只有接受了足夠量的生存因子的神經(jīng)細胞才能存活，其他的細胞則發(fā)生凋亡。在成年個體中，細胞的自然更新，也是通過細胞凋亡來完成的，如紅細胞在120d后自然死亡，皮膚、粘膜等細胞的脫落與更新等。 近年來研究還顯示，細胞凋亡與衰老以及許多疾病的發(fā)生有著直